市政道路跨越高速公路設計及施工探討

關鍵詞： 西環路 橫斷面 市政道路 高速公路 橋梁結構設計 平面設計

中圖分類號： U443.2 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）16-0154-04

如果市政道路需要跨越高速公路進行設計，會直接增加整體工程建設難度，在進行設計過程中不僅要考慮道路設計問題，同時還要確保跨越方案不會對高速公路正常使用產生干擾，整體復雜程度相對較高。為保證此種工程的設計質量、建設質量，需要做好前期各項調查工作，在確定道路規劃和各種問題之后，通過對基礎信息的總結和分析，制訂出較為合理的跨越設計方案，并根據設計方案穩步進行各項施工，以便保證最終的跨越工程施工質量，為更加詳細地對工程設計和施工進行說明，在此將以西環路工程實際案例為例進行相關分析。

1 工程基本情況介紹

西環路屬于城市主干路，位于宣城市西北角的位置，線路全長5.48 km，整體線路沿規劃線位進行布設，線路主要控制點包括規劃線位與宣城高速等各項內容。按照宣城市道路規劃，需要構建起一城四片區的協調發展模式，保證能夠形成有效的結構布局，加強片區之間聯系，帶動外圍新片區土地進行開發，以便對城市化發展以及城鄉統籌發展形成有效帶動作用。

道路紅線寬為40 m，設計時速50 km/h，上跨高速段，路線線型為半徑1 600 m的圓曲線，豎曲線半徑1 800 m，道路平、縱指標較高，橋梁斷面寬度為37 m。根據實際調查發現，宣城高速公路路基寬為28 m，采用雙向四車道模式，設計時速120 km/h。因為考慮到今后車流量發展與目前存在的交通擁堵問題，計劃將四車道改為雙向八車道，并將路基寬度提升到42 m。

2 設計前期基本調查結果

為確保設計方案的科學性，需要通過進行前期調查和各項數據收集的方式，為后續設計工作開展提供數據依據，確保整體設計能夠符合實際情況，能夠保證后續順利施工。

按照前期實際調查結果，該工程地點位于皖南丘陵與沿江二級階地平原的過渡地區，地形起伏相對較大，道路沿線主要以荒地、稻田和魚塘為主，地表水體發育，交通較為便利[1]。整體氣候較為溫暖濕潤，不僅四季分明，而且雨量充沛，屬于亞熱帶濕潤季風性氣候，全年春秋兩季風向變化較大，以偏東風為主，最大平均風速達到每秒3.2 m，年平均氣溫為15.6 ℃，在7—8 月份能夠達到40 ℃左右，而在1—2 月份氣溫達到最低點，在零下13 ℃左右。全年降雨量約為1 300 mm，雨量主要集中在4—9 月之間。道路沿線均有地表水系分布，其中樁號XK4+262～+278 之間橫跨白馬河，河寬約為16 m。

地基土層主要由風化巖、填土層以及沖洪積層等所組成，巖土成成面埋深變化幅度相對較大，部分地段的持力層底面標高坡度已經超過了10%，土層性質以及工程特性變化并不明顯[2]，具體表現如下。①層：耕植土，雜色，成分主要由黏性土、碎石塊等組成；②層：粉質黏土，灰黃色，濕～稍濕，硬塑狀為主；③層：粉質黏土混砂礫石，灰～灰黃色，濕～稍濕，硬可塑狀為主；④層：全～強風化泥質砂巖；⑤1 層：中風化泥質砂巖，灰黃色、紅褐色，泥質結構；⑤2 層：中風化礫巖，深灰色、灰褐色，中細粒礫狀結構。表1 為地基承載力特征值及壓縮模量參考表。

工程所在位置存在一定數量的雜填土，具有厚度和密度變化較大與性質不均勻等方面的特點，不僅孔隙較大，而且強度相對較低。同時，淤泥質粉質黏土中夾砂含水量較高、滲透性很小、抗剪強度很低，在進行擬建建筑物的設計過程中，需要避免將該層土作為淺基礎持力層，以防對后續工程的正常使用造成不良干擾，需要做好地基部分的處理。

根據相關調查分析發現，工程所在位置地震區為6 度區，并不存在液化土層，不需要對液化情況進行辨別。場地類型土主要以中硬土為主，經過室內土工實驗與其他一系列操作發現，需要按照公路工程抗震規范相關要求，結合地形地貌具體情況，做好工程建設場地的設計，將其作為工程抗震一般地段進行處理[3]。因為按照規范要求，此次工程橋梁抗震設防類別為C類，所以按照相關類別需要進行設置。

3 工程節點現狀與一般要求

3.1 節點現狀

宣城高速公路節點為西環路在XK3+945.31 處與現狀高速公路交叉，為滿足交通發展各項需要，確定采用市政道路上跨高速公路的方式，采用雙向六車道加人行橫道以及非機動車道和設施帶的設計模式，以便保證整體道路使用功能[4]。按照設計規劃，上跨節點距離西環路平交道口位置約1 km 左右。

交叉處宣城高速公路平面設計在圓曲線段，圓曲線半徑為5 544 m，交叉節點距離西側蕪宣樞紐約3.2 km，距離東側高速出入口約4.1 km。在高速樁號K33+260處有一座跨徑為13 m 簡支梁橋，在樁號K33+280 存在門架式標牌。同時，交叉處宣城高速公路縱斷面設計在豎曲線末端位置，豎曲線半徑11 000 m，前后縱坡分別為2.84% 與1.4%。交叉處宣城高速公路左側填方高度在3～3.3 m 之間，右側填方高度在3.6～3.9 m 之間，邊坡坡率為1∶1.5，均采用植物防護。

3.2 一般要求

（1）跨線橋需要設置在兩者線型指標較高的段落位置，要保證縱線與平線的線型技術指標能夠達到標準要求。在進行上跨高速公路段的設計過程中，需要保證技術指標能夠達到標準要求，具有良好的視距。需要保證布孔與跨徑能夠擁有足夠側向余寬，確保橋臺與墩柱不會設置在公路現狀或者遠期規劃排水邊溝位置，保證整體設計能夠滿足公路視距具體需要，如果無法達到視距要求，則需要進行邊孔等安全保障措施的設置，確保公路能夠正常使用。

（2）整體跨徑設計需要滿足交通規劃的具體要求，要從長遠發展角度入手進行跨徑設置。因為本次跨線橋需要按照高速公路四改八的方式進行設置，所以在進行設計過程中，需要提前根據車流量以及當地經濟發展等各項情況的調查，確定交通發展的具體情況，再進行四改八建設用地的具體設計。在進行跨越二級公路與三級公路等內容的設計過程中，應避免在行車道上進行中墩設置。在進行跨越四車道高速公路的設計過程中，需要保證不會在中央分隔帶位置進行中墩設置，而且進行跨越六車道以及以上車道的設計過程中，則要在中央分隔帶的位置展開中墩設計，并且在中墩兩側進行防撞護欄的設計，保證能夠預留出足夠的安全距離，方便護欄緩沖變形。

（3）需要做好跨線橋以及引道路面雨水的處理，在橋下公路做好排水溝設計，保證不會出現散排于公路路面的情況。同時，需要在跨線橋橋下公路進行自流排水設計，保證能夠由縱坡自然進行排水，確保積水能夠經過橫向排水管道集中排向縱向排水管道之中，并且能夠引入地面排水系統之中，進而將積水引排到指定地點。

（4）需要按照國家規定要求，在跨線橋位置設置車輛限高標志，并展開限高防護架的設計，確保能夠在側墻與墩柱端面位置，進行反光立面標記的設置，以便保證道路的使用安全性。在進行跨越公路設計過程中，需要進行設置段的篩選，如果存在以下幾方面問題，不建議進行跨越公路設置：①視線不良路段；②半徑不符合設計規范要求的彎道；③視距不理想或者會對行車視距造成干擾的路段；④隧道與橋梁在200 m 以內的路段。因為本次跨越現狀高速公路并不存在上述各項問題，所以可以根據具體環境與實際的視距等各項情況，完成具體跨越公路的設置。

（5）因為跨線橋的凈高設置需要滿足公路建筑限定要求，并且需要達到公路路面養護的具體需要，所以在進行高速公路以及一級和二級公路的設計過程中，需要保證整體凈空位置不會在5.5 m 以下，同時三、四級公路凈空需要在5 m 以上。因為此次跨線橋豎向標高，需要按照四改八的要求進行設置，所以需要保證其最小凈空數值能夠達到7.1 m。

（6）在進行施工過程中，需要保證施工期間的行車通道高度能夠達到工程要求，按照高速公路與一級公路、二級公路的具體規定，完成凈空數值的設置。同時，需要設置配套限高防護架，通過在適當位置設置限高標志的方式，保證后續使用能夠滿足要求。

4 市政道路跨越高速公路設計具體方案

4.1 平面設計

在進行平面設計過程中，需要重點對XK3+945.31處與S81 宣城高速公路交叉位置進行設置。按照前期的調查結果與各項規劃安排，該區域內高速公路為圓曲線模式，半徑和樁號分別為5 544 m 與K33+220。按照高速公路行車安全視距檢驗結果，確定該設計能夠滿足高速公路視距的具體要求[5]。按照工程安全評價規范相關要求，在進行跨越現狀高速公路的設計過程中，整體工程設計需要滿足公路視距的具體要求，并要保證整體施工不會對現有高速公路的使用造成較大影響。

4.2 縱斷面設計

在進行縱斷面的設計過程中，需要保證工程施工期間掛籃和行車通道的凈空設計能夠達到標準要求。需要滿足四車道改為八車道的具體要求，將現狀最小凈空設置為7.1 m，以方便后續進行設計和建設。

4.3 橋梁結構設計

工程橋梁整體長度為620.3 m，按照跨越結構的具體需要，會采用大跨度結構一跨跨越模式。在進行設計過程中，應保證整體施工不會對現有道路運營產生不良干擾，同時，不滿足中分帶設墩的要求，所以采用一跨跨越，需要盡量減少對墩柱的設計，保證中央分隔帶的設計科學性。同時，需要對高速公路現有排水體系進行保護，要對預留宣銅遠期可能會擴容條件進行充分分析，進而通過運用一跨跨越高速公路處理的方法，將主跨跨徑設置為75 m 左右，以便更好地完成跨越設置[6]。在進行橋梁結構上部結構的設計過程中，可以采用變截面懸臂澆筑箱梁設置模式，運用分幅施工手段，在完成基本施工之后，進行中間后澆帶的澆筑施工。上部結構主梁單幅寬度為18.5 m，跨中和端部梁高為2.2 m。下部結構采用鉆孔灌注樁基礎設計模式，會運用柱式橋墩進行引橋橋墩的設計。會采用鉆孔灌注樁基礎設計模式，并且運用座板式橋臺模式進行側橋臺的設計。按照綜合分析結果，會運用懸臂澆筑模式進行跨越現狀高速公路的主橋設置，運用鉆孔樁進行下部樁的設置。

4.4 橋梁排水設計

橋梁的排水設計是保證橋梁能夠正常使用的關鍵要素，在進行排水設計過程中，需要按照工程整體設計規劃，因為跨越高速段設置排水管一旦損壞，冬天會結冰，掉下去對車輛安全造成隱患，所以在跨越高速段不設置排水管。如果不需要進行排水管設置，需要運用橋面縱坡進行自然排水處理，保證其水能夠流入橫向排水管之中，并通過進行集中處理的方式，將其排向縱向排水管之中，進而將積水引入橋墩豎向排水管內，完成積水到地面排水系統之間的引渡，確保地面不會出現積水問題。

4.5 掛籃施工區域全封閉兜底防護設計

根據總體方案，西環路上跨橋梁底至高路公路路面距離滿足5.2 m 凈空要求，此項目上跨橋施工期間采用絲防護網進行全封閉防護，掛籃施工期間對高速路正常通行基本無影響。施工中需注意：（1）施工期間，掛籃兩側頂端需安裝5.2 m 限高標志，禁止超過5.2 m高度車輛駛入；（2）施工期間，橫橋向設置2 根雙拼長20 m 的20#工字鋼，工字鋼下口與縱橋向的8#槽鋼上口焊接，8#槽鋼長度每根度度8 m，間距50 cm 一檔；掛籃四周采用雙層1 cm×1 cm 鋼絲防護網進行防護，防護網自兜底防護平臺連接至高于掛籃上橫梁2 m 處，之間用角鋼等焊接牢靠。

4.6 安全設施設計

為確保西環路運營與高速路運營過程中的安全性，需要對交叉節點進行安全設施設計，保證整體工程使用的質量。首先，需要做好防拋網的設置，需要在主橋主跨人行道外側進行防落物網的設置，保證防落物網設計能夠在道路兩側10 m 之外的位置，確保行人拋物不會對高速公路正常運行產生不良干擾；其次，做好限高標志的設置，按照工程的使用需要與實際現狀，保證高速公路橋兩側能夠有5 m 限高標志設置，以防有超過5 m 車輛駛入，避免對道路的正常使用造成不良干擾；最后，做好防撞護欄的設置。需要在人行道外側與車行道外側進行SS 級防撞欄的設計，以便保證車輛的運行安全，確保車輛事故不會對高速公路的使用造成干擾。通過多方安全設計方式，確保后續道路建設以及使用不會對高速公路使用造成干擾，以便更好地完成兩者的使用。

4.7 高速公路現狀交通設施遷改設計

為降低西環路上跨橋對宣城高速公路運營期間現狀標牌信息引導的影響，將高速公路臨近上跨橋位置的現狀標牌，遷移至樁號K33+160 m 處北側，滿足停車視距要求。遷移后門架式標志立桿，分別位于中央分隔帶及土路肩。此外，在進行中央分隔帶施工作業時，應注意對地下光纜的保護，避免因為開挖施工而對地下光纜造成損壞。

5 結語

在具體進行道路跨越高速公路設計過程中，需要提前對工程所在位置各項情況進行詳細調查，明確地基土質以及地下水等各項基本信息，通過對各項相關資料的收集，精準展開工程整體設計。需要做好平面設計以及橋梁結構等一系列設計，做好防撞護欄和限高標志等各項安全設施操作，保證整體設計的使用性以及實用性，確保設計方案能夠為工程建設提供有效指導和依據，能夠為道路跨越高速公路工程施工提供可靠支持，進而實現理想化的工程施工模式，保證道路能夠順利跨越高速公路進行建設和應用，且不會對高速公路的正常使用造成不良干擾，從而達到最佳工程應用效果，為地方交通發展、經濟建設等做出更大的貢獻。